塑料齿轮套件模具设计说明书.doc

1 毕业设计说明书毕业设计说明书 2 课题名称 主要内容和基本要求 课题名称 塑料齿轮套件模具设计 主要内容 1 塑料产品的注塑成型工艺分析 2 注塑模具的结构设计 3 模具装配图和零件图的绘制 基本要求 1 熟练使用设计软件 AutoCAD UG 等软件进行模具设计 2 掌握典型实用注塑模具结构的特点和设计方法 3 掌握注塑模具零件等典型工程图的绘制方法 进度安排 周次工作内容执行情况 1 3 调研 查阅相关资料 4 5 熟练使用 AutoCAD 造型 工程图和 UG 软件的功能 6 7 塑料产品的工艺分析 注塑模模具的结构的初步构思 8 9 分析线 分析面的确定 型芯 型腔的确定 10 11 浇注系统设计 成型镶件设计 12 冷却和顶出系统的设计 模架的选择及其他标准件的 选用 完成完整三维模具的设计 13 14 模具总装爆炸图及型腔零件二维工程图绘制 15 设计说明书及制作 POWERPOINT 文稿 准备毕业答辩 指导教师评语 3 指导教师签名 评阅教师评语 评阅教师签名 毕业设计 论文 成绩 答辩委员会主任签名 1 目 录 摘摘 要要 1 一 绪论一 绪论 2 1 1 引言 2 1 2 解塑料几何形状及塑料材料 3 二 注射机的选用二 注射机的选用 5 2 1 注射机按外型结构特征分类 5 2 2 按塑化方式分类 6 2 3 分析制品结构 尺寸精度及表面质量 9 2 4 初步确定注射机 10 2 5 注射模的结构设计 10 三 确定型腔数及位置布局方案三 确定型腔数及位置布局方案 11 3 1 型腔数的确定 11 3 2 型腔布局方案 12 四 确定模具结构方案四 确定模具结构方案 14 4 1 确定分型面 14 4 1 1确定模架组合形式 14 4 1 2浇注系统设计 15 五 确定侧向分型与抽芯机构五 确定侧向分型与抽芯机构 19 5 1 抽芯距的确定 19 5 2 斜导柱的计算 20 5 3 滑块定位装置的设计 21 5 3 1 锁紧楔设计 22 5 3 2确定推出机构 22 5 4 成型零件结构设计 22 六 模具设计的有关计算六 模具设计的有关计算 23 6 1 成型零件工作尺寸的计算 23 6 1 1 型腔侧壁厚度和底板厚度计算 23 6 1 2 型腔的计算结果 24 七 注射机与模具有关的参数及尺寸的校核七 注射机与模具有关的参数及尺寸的校核 29 7 1 注射机注射量的校核 29 7 2 注射机闭合高度和开模行程的校核 30 7 3 模具在注射机上安装尺寸的校核 30 7 4 模具装配顺序 30 7 5 绘制模具总装配图 32 7 6 填写制品注射工艺卡片 见附表 33 总总 结结 33 参考文献参考文献 34 1 摘摘 要要 模具工业是国民经济的基础工业 受到政府和企业界的高度重视 发达 国家 模具工业是进入富裕社会的源动力 之说 可见其重视的程度 当今 模具就是经济效益 的观念 已被越来越多的人所接受 而在模具制造中 广泛采用各种先进的制造技术并使之不断发展完善 是促进模具工业兴旺发 达的必由之路 我国模具制造技术发展迅速 逐渐由单一 具体 细节的设计及各道工 序的加工过程向设计 制造技术的系统化 集成化过程转变 已成为现代先 进制造技术的重要组成部分 本论文主要内容 塑料齿轮套件模具设计 塑料齿轮套件模具设计分了 五步介绍 1 塑件分析 2 注塑机的确定 3 模具设计的有关计算 4 模具结 构设计 5 注塑机参数校核 2 一 绪论一 绪论 1 1 引言引言 塑料模 是我们日常生活中到处可见的塑料制品 对塑料模具的设计 我们要注重它的塑料的材料 要对塑料成型的工艺特性有一定的了解 因为 这些特性与塑料的品种 成塑方法和条件 模具结构等密切相关 掌握他们 有利于合理地选择年成型工艺条件和设计模具 达到控制产品的质量目的 毕业设计是完成大学学习任务后 对综合能力的一次检验 是我们 CAD 专业的最后环节也是重要的环节 它使理论与实践更加接近 使自己 能够综合运用大学四年里所学的各门课程的知识 加深对理论知识的理解 强化生产实习的感性认识 本次设计为塑料齿轮套件模具设计 模具是工业生产中使用极为广泛的 重要装备 采用模具生产制品及零件 具有生产效率高 节约原材料 成本 低廉 保证质量的一系列优点 是现代工业生产中的重要手段和主要发展方 向 本次毕业设计经过了三个阶段 第一阶段是按给定零件图要求 确定模 具草图 第二阶段是根据设计方案绘制装配图与零件图并修改完善设计方案 同时完成编写说明书的前期工作 第三阶段是确定零件加工工艺过程 编写 工艺卡片 在此过程中 若发现有工艺不合理的设计再对其进行修改和完善 第四阶段是编写说明书 在工艺规程制定时 由于时间的关系 对其余量及工装设备的选择不是 很确切 且确定毛坯时也显得比较的粗糙 塑料注射模具的设计 因为缺乏 足够的实际经验和深入的理论知识 所以设计时某些部件的选取比较武断 3 由于设计者技术水平有限 经验不足 本次设计肯定会存在一些缺点和 错误 恳请老师和评委批评指正 1 2 解塑料几何形状及塑料材料解塑料几何形状及塑料材料 速料成型模具按成行原理分有注射模 压缩模 压注模 挤出模 吹塑 成行模和挤压成形模 此次设计的模具需要成行的塑料零件是齿轮套件 材 质是聚酰胺 PA 国外商品名为尼龙 因此注射模是最适合成行的塑料模 设计模具之前 明确 PA 材料的种类及特性 模具设计必须符合其成形条件 为了了解 PA 有必要先了解一下树脂及塑料 树脂是遇热变软 具有可塑性的高分子化合物的统称 一般是无定行固 体或半固体 分为天然树脂和合成树脂两大类 松香 安息香等是天然树脂 酚醛树脂 聚氯乙烯树脂等是合成树脂 树脂是制造塑料的原材料 也用来 制涂料 黏合剂 绝缘材料等 塑料是一种以有机合成树脂为主要原料 加入或不加入其它配合材料而 构成的人造高分子材料 按受热行为分有热固性塑料和热塑性塑料 受热后 聚合物作物理及化学变化 分子呈网型结构而固化的塑料为热固性塑料 如 酚醛树脂 PF 脲甲醛树脂 UF 环氧树脂 EP 等 受热后聚合物作 物态转变而变软 分子仍为线型或支链型结构的塑料为热塑性塑料 如聚酰 胺 PA 聚乙烯 PE 聚氯乙烯 PVC 聚苯乙烯 PS 等 按使用特 点分为通用塑料 工程塑料 特种塑料和增强塑料 聚酰胺 PA 聚乙烯 PE 聚苯乙烯 PS 聚氯乙烯 PVC 属通用塑料 产量大 约占塑 料总产量的 75 价格低 用途广 ABS 属工程塑料 其力学性能优良 在工程中作结构材料的塑料 特种塑料具有某一方面的特殊性能 如高耐热 4 性 高电绝缘性类塑料 PI 属特种塑料 增强塑料是树脂与增强材料 如 玻璃纤维 相结合而提高塑料机械强度的复合型塑料 FRP FRTP 属增强 塑料 按结晶状态分为结晶型塑料和非结晶型塑料 结晶型塑料是分子规整 排列且保持其形状的塑料 PA 属结晶型塑料 非结晶型塑料是长链分子绕 成一团 对热塑性塑料 或结成网状 对热固性塑料 且保持其形状的塑 料 PVC 属非结晶型塑料 PA 通称尼龙 由二元胺和二元酸通过缩聚反应制取或是以一种内酰胺 的分子通过自聚而成 尼龙的命名由二元胺与二元酸中的碳原子数来决定 如已二铵和癸二酸反应所得的聚缩物称为尼龙 610 并规定前一个数指二元 胺中的碳原子数 而后一个数为二元酸中的碳原子数 由氨基酸的自聚来制 取 则由氨基酸中的碳原子数来定 如已内酰胺中有 6 个碳原子 故自聚物 称为尼龙 6 或聚已内酰胺 常见的尼龙 1010 尼龙 610 尼龙 66 尼龙 6 尼龙 9 尼龙 11 等 尼龙具有优良的力学性能 抗拉 抗压 耐磨 其抗冲击强度比一般塑 料有显著提高 其中尼龙 6 更优 作为机械零件材料 具有良好的消音效果和自润性能 尼龙耐碱 弱酸 但强酸和氧化剂能侵蚀尼龙 尼龙本身无毒 无味 不腐烂 其吸水性强 收缩率大 常常因吸水而引起尺寸变化 其稳定性差 一般只能在 40 C 100 C 之间使用 为了进一步改善尼龙的性能 常在尼龙中加入减磨剂 稳定剂 润滑剂 玻璃纤维填料等 克服了尼龙存在的一些缺点 提高其强度 由于尼龙有较好的力学性能 被广泛的应用在工业上制作各种机械 化 学和电器零件 如轴承 齿轮 滚子 滑轮 泵叶轮 风扇叶片 蜗轮 高 5 压密封扣圈 垫片 阀座 输油管 储油容器 绳索 传动带 电池箱 电 器线圈等零件 成形特点是熔体粘度低 流动性好 容易产生飞边 成行加工前必须进 行干燥处理 易吸潮 塑件尺寸变化较大 壁厚和浇口厚度对成行收缩率影 响较大 所以塑件壁厚要均匀 防止产生缩孔 一模多件时 应注意使浇口 厚度均匀化 成行时排出的热量多 模具上应设计冷却均匀的冷却回路 熔 融状态的尼龙热稳性较差 易发生降解使塑料性能下降 因此不许尼龙在高 温料筒内停留时间过长 由于模具是与注射机配套使用的 设计模具时 大部分结构都是根据注 射机的技术规格来设计的 因此设计过程中 注射机的选用显得尤为重要 而且应先选用注射机 二 注射机的选用二 注射机的选用 2 1 注射机按外型结构特征分类注射机按外型结构特征分类 立式注射机 特点是注射系统与合模系统的轴线重合 并与机器安 装底面垂直 其优点是占地面积小 模具装拆方便 安装嵌件和活动型芯简 便可靠 其缺点是不易实现自动操作 适用于注射量小于 60cm 的多嵌件制 3 品 一般为柱塞式结构 卧式注射机 特点是注射系统与合模系统的轴线重合 并与机器安 装底面平行 是注射机中最普遍 最主要的形式 其优点是机身低 易于操 作加料 制品推出后可自动坠落 易于实现机械化自动化 其缺点是模具装 拆不便 且占地面积大 6 直角式注射机 特点是注射机构直立布置 锁模 推出机构及动 定模板卧式排列 它们相互成直角 其缺点是加料比较困难 嵌件 活动型 芯安装不便 适用于生产形状不对称的制品及使用侧浇口的模具 2 2 按塑化方式分类按塑化方式分类 注塞式注射机 塑料在料筒内受到料筒壁和分流梭两方面传来的热 量而塑化成熔融状态 由于塑料的导热性很差 如果塑料层太厚 则它的外 层熔融塑化时 内层尚未塑化 若要使塑料的内层也熔融塑化 塑料的外层 就会因受热时间过长而分解 因此 注塞式结构不宜用于加工流动性差 热 敏性强的塑料 螺杆式注射机 可使进入料筒内的塑料颗粒有一个预先塑化的过程 注射机内的注射注塞用螺杆代替 螺杆除作旋转运动外 还可作往复运动 进入料筒的塑料 一方面在料筒的传热及螺杆与塑料之间的剪切摩擦发热的 加热下逐步熔融塑化 另一方面被螺杆不断推向料筒前端 当靠近喷嘴处的 塑料熔体达到一次注射量时 螺杆停止转动 并在液压系统的驱动下向前推 动 将熔体注入模具形腔中去 PA 热稳定性差的塑料 因此不宜选用柱塞式注射机 再根据给定塑料 件的大小 初步设计一模多腔的注射模所需的注射量要大于 60cm 且模具形状较大 所以适合选用卧式注射机 立式注射成形机和直 3 角式注射成形机的结构为注塞式结构 而卧式注射成形机的结构多为螺杆式 因此 此塑件应选用卧式且为螺杆式的注射机进行成形加工 根据技术规格 的不同 此类注射机分有多种型号 由 PA 的成型条件工艺参数 表 1 结 合 实用模具设计与制造手册 表 6 93 1 选型号为 SZ 125 的注射机 7 表 1 PA 的成形条件工艺参数 机筒温度 注 射 机 类 型 螺杆转 速 r min 成 形 收 缩 率 喷 嘴 形 式 喷嘴 温度 前 段 中 段 后 段 预热 温度 预 热 时 间 h 模具 温度 螺 杆 式 48 0 5 4 0 直 通 式 200 210 210 230 200 220 190 210 100 110 12 16 40 80 注射压力 MPa 注射时间 s 保压时间 s 冷却时间 s 成形周期 s 40 10020 900 520 12045 220 表 2 XS ZY 125 注射机的技术规格 额定注 射量 cm 3 螺杆直 径 mm 注射压 力 MPa 注射行 程 mm 注射时 间 min 螺杆转速 r min 注 射 方 式 锁模力 kN 125421501601 810 140螺 杆 式 900 8 最大成 形面积 cm 2 最大开 合 行程 mm 模具 最大 厚度 mm 模具 最小 厚度 mm 动 定模 固定板尺 寸 mm mm 拉杆 空间 mm mm 定位圈 尺寸 mm 喷嘴 球头 半 径 mm 360 300 300 200 428 458 260 360 100 SR12 喷嘴直径 mm 顶出形式顶杆中心距 mm 机器外型尺寸 mm mm mm 4 两侧顶出 2303340 750 1550 2 3 分析制品结构 尺寸精度及表面质量分析制品结构 尺寸精度及表面质量 结构分析 从零件图上分析 该零件总体形状为圆形 在左边有一 个内齿轮 分度圆为 45mm 在右边也有一个外齿轮 其齿顶圆为 47mm 齿根圆为 42 00 5mm 中间还有一个凹槽 此零件需三次分型 因此在模具设计时必须考虑侧向分型与抽芯结构 该零件属于复杂程度 尺寸精度分析 零件图中 重要尺寸如 42 5 00 5mm 47mm 45mm 等的尺寸精度为 IT3 级 次重要尺寸如 20mm 30mm 60mm 等的尺寸精度为 IT4 级 由以上分析可见该零 件的尺寸精度属于中等偏上 对应的模具相关零件的尺寸加以保证 表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷 毛刺外 无特别的 表面质量要求 注射机只要控制好相应的各项工艺参数 比较容易达到要求 9 2 4 初步确定注射机初步确定注射机 计算制品的体积和质量 经计算得到制品的体积为 V 43 8 cm 根据设计手册查得 PA 的密度为 p 1 13g cm 固制品的质量为 W vxp 49 5g 一般情况下 浇注系统体积可根据主 分流道尺寸 大小及布局情况进行估计 这里 V 浇 14 93 cm W 14 93x1 13 16 87g 初步选定注射机 根据计算制品体积及质量来确定注射机型号和规 格 注塑成型的正常进行 根据生产经验 W 总 80 W 机 或 W 机 W 总 0 08 式中 W 机 注射机最大注射量 cm 或 g W 总 制品成型所需的塑料总量 cm 或 g 该制品及浇注系统的总体体积 V 总 V 件 V 浇 43 8 14 93 58 73 cm 总质量为 W 总 vxp 58 73 x 1 13 66 36g 所以根据以上计算结果 选 定型腔数目为 2 即一模两腔的模具结构 考虑模具外形尺寸 并查阅塑料注 射机技术规格表 可初步确定选用 SZ 125 型注射机 2 5 注射模的结构设计注射模的结构设计 选择分型面 该制品表面无特殊要求 但零件形状复杂 若选择如装配 图所示分型方式 即可降低模具的复杂程度 减小模具加工难度又便于成型 后脱模 因模具有三次分型 一分型面分型 浇点被拉料杆拉断 限位板达 到限位 因斜导柱与型腔成型的阻力 使二分型面先分型 即脱料板将浇道 脱下 随即使三分型面分型 顾采用用装配图所示的分型方式 较为合理 10 装配图装配图 H7 k6 H7 f7 H7 e8 H7 n6 H7 e7 11 三 确定型腔数及位置布局方案三 确定型腔数及位置布局方案 3 1 型腔数的确定型腔数的确定 为了提高模具的成形效率 把模具设计成有多个型腔的结构 使得一次 注射成形多个相同的塑料齿轮套件 而 SZ 125 注射机的最大注射量为 125 cm 最大成形面积为 320 cm 这势必会限制模具的型腔数 而且 此塑 32 件成形模具必须带有侧向抽芯机构 型腔越多 模具结构就越复杂 从而提 高模具的制造难度及加工成本 另外 型腔越多 成形出的制品精度也就越 低 经验认为每增加一个型腔 制品尺寸精度降低 4 因此型腔数也不宜 过大 本制品由于采用一模两腔的模具结构 为图了保证两腔时进料 考虑 采用平衡式的型腔布置形式 图 3 1 所示的型腔排列方式 最大优点是便于 设置侧向分型抽芯机构 选用图 3 1 所示的型腔布置形式较为合理 综合考虑 初步确定为一模两腔的结构 12 3 2 型腔布局方案型腔布局方案 由于 SZ 125 注射机为卧式注射机 模具也应该设计成卧式的 因此模具 在水平方向上实现合开模动作 而侧向抽芯运动方向既可水平 如图 3 2 也可垂直 如图 3 3 但对两者进行比较发现 在注射机上安装时 后者上下两个侧型芯的自 重会影响各自的抽芯力 导致两个侧型芯所用抽芯力的大小不同 破坏两个 斜导柱的受力平衡 而且在开模后 上下两个侧型芯所需的限位形式也会有 所不同 从而增加模具结构的复杂性 若采用前者结构 上述缺点就会全被 消除 因此应该选用图 3 2 所示的水平抽芯结构 侧向型芯位置确定后 为了使斜导柱的安装位置不与分流道的开设位置 发生干涉 最好将两个型腔左右设置 即一个型腔设置在整个模具的左半部 分 另一个型腔设置在右半部分 形成一左一右的位置结构 图 3 4 13 四 确定模具结构方案四 确定模具结构方案 4 1 确定分型面确定分型面 由于有两个型腔 若模具设置成一个分型面 塑件成形后就很难使冷凝 料和塑件自动脱落 而且取出塑件和冷凝料也会有一定困难 因此最好设三 个分型面 即一个主分型面 用来取出成形塑料制品 一个次分型面 用 来拉断浇点 还有一个脱料板将浇道脱下 注射机 型腔数与布局及分型面 都已确定 接下去就可以对模架的组成形式作出大致的确定 4 1 1 确定模架组合形式确定模架组合形式 注射模设计应尽量选用标准的模架组合形式 但由于此次设计的模具结 构比较特殊 模架不能完全选用标准件 因此可参照 GB T 12556 1 90 模架 标准进行模架设计 根据成形塑料零件及注射机型号 再参照 GB T 12556 1 90 模架标准 初步确定模架主要结构部件及主要尺寸 SZ 125 注最大厚度为 300mm 见 14 表 2 整个模架的厚度应在 200mm 300mm 之间 初定模架厚度为 235mm 模具高度或宽度应小于 SZ 125 注射机动 定模固定板上的拉杆间 距 以使模具能穿过拉杆空间安装在固定板上 若模具高度小于拉杆间距 安装时应把模具吊起 高过注射机 从上往下穿过拉杆进行安装 若模具宽 度小于拉杆间距 安装时则把模具从注射机一侧横向穿 过拉杆进行安装 因型腔是一上一下分布 高度方向尺寸相对宽度方向 要大 再根据 SZ 125 注射机动 定模固定板尺寸 初定模具高度为 350mm 宽度为 250mm 即模具高度大于模具宽度 且宽度小于固定板上 拉杆间距 在注射机上安装模具时应把模具从上往下穿过拉杆进行安装 射机所允许的模具最小厚度为 200mm 由于浇注系统 侧向抽芯机构及型腔等主要结构还未完全确定 因此导 柱 复位杆的位置先不予确定 以免发生结构上的干涉 待主要结构部件的 设计臻于完善后再作定夺 先进行下一步的设计 浇注系统的设计 4 1 2 浇注系统设计浇注系统设计 浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来后 到达型腔之前在模具中所 流经的通道 其作用是将熔融状态的塑料从喷嘴处平稳的引入模具行腔 并 使熔体填充和固化定形的过程中将注射压力和保压力传递到塑料制品各部位 以获得主组织致密 外形清晰 表面光洁和尺寸精确的塑料模具 浇注系统 可分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两大类 此次设计的模具 其浇 注系统为普通流道浇注系统 浇注系统的设计对注射成型效率和制件质量有 直接影响 是获得优质塑料制品的关键 浇注系统由主流道 分流道 浇口和冷料井等四部分组成 主流道设计 主流道是指从注射机喷嘴与模具接触处起到分流道为止的一段料流通道 负责将塑料熔体从喷嘴引入模具 当模具闭合后 注射机喷嘴压紧模具主流道衬套 并封紧注射机 与模具之间的间隙 熔体材料直接从料筒流入主 流道 图4 1 15 此次设计的模具 为了使冷凝料能从主流道中顺利拔出 将主流道设计 成圆锥形 锥角 a 约 2 4 见图 4 14 1 内壁表面粗糙度 Ra 应小于 0 63 1 25um Ra 0 6um 注射机喷嘴应于主流道对中 为了补偿对中误差并解决冷凝时的脱模问 题 主流道进口端直径需比喷嘴直径大 0 5 1mm 主流道进口直径 d d0 0 5 1 mm 式中 d0 为注射机喷嘴直径 喷嘴前端孔径 d0 4mm 主流道进口端与喷嘴头部应为球面接触 在主流道衬套上连出一浅的球 面定位槽 将喷嘴的球行头压在主流道进口端凹下的球面半径 R0 大 1 2mm 凹下深度为 3 5mm 主流道进口前端球面半径 R R0 1 2 mm 式中 R0 为喷嘴球面半径 R0 10 因此 R 10 2 12mm 在保证制品成型的条件下 主流道的长度应尽可能短 以减少压力损失 及废料 但由于主流道的长度与定模座板的厚度及主流道衬套的安装位置有 关 必须结合主流道衬套的设计一同对其进行确定 因此主流道长度待定 接下去先设计主流道衬套 主流道衬套的设计 由于注射成型时 注射机对模具施加的压力很大 主要作用于主流道衬 套上 且主流道在高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞 所以一般不 将主流道直接开设在定模上 而是将它单独开在一个主流衬套中 通常在淬 火后嵌入模具 这样在损失时便于更换或修磨 常用的主流道衬套由 A B 两类 此模具选用的 A 型主流道衬套 B 型 是为了防止衬套在熔体反压力作用下退出定模设计的 这里不再赘述 主流道衬套的材料选用 T8A 要求热处理后硬度达到 50 55HRC 其尺寸 应根据 SZ 125 型注射机配套的定位圈尺寸及定模的厚度进行确定 衬套于定模座板之间的配合采用 H7 m6 因定模座板必须与脱料板无间 隙接触 所以主流道衬套于定模座板配合后 必须保证其端面与定模座板大 平面处在同一平面内 主流道衬套长度定为 41 5mm 主流道长度随之确定 为 37 5mm 主流道截止到脱料板 塑料熔体流经此处开始进入分流道 16 下一步 分流道的设计 分流道设计分流道是主流道于浇口之间的料流通道 是塑料熔体由主 流道进入型腔的过渡段 负责将熔体的流向进行平稳转换 在多型腔模中起 着将熔体向各个型腔分配的作用 对于单型腔模 可不设置分流道 因此次 设计的模具设有两个型腔 有必要开设分流道 且开设在定模座板与脱料板 之间 并在浇道板上进行加工 分流道其截面形状及尺寸主要取决于制品的大小 模具结构 材料及加 工难度 确定分流道截面半径为圆形分流道 其尺寸依据推荐值分流道直径 大小定为 R 5mm 分流道的表面粗糙度不宜太小 以防将冷凝料 带入型腔 一般要求达到 Ra 值为 1 6um 即可 这样可增大对外层塑料 熔体的流动阻力 减小流速 并与中心熔体之间具有一定的速度差 以保证 熔体流动时具有合理的切变速率和剪切热 在容易修磨情况下 分流道的单边长度应为 54mm 总长度为 108mm 浇口的设计 浇口是分流道于型腔之间长度非常短 截面又很狭窄的一段料流通道 浇口截面狭窄 可是经过分流道之后压力和温度都已有所下降的塑料熔体 产生加速度和较大的剪切热 保证熔体充模时具有较快的流动速度和较好的 流动性 又因其长度短 所以浇口内可容纳的塑料熔体体积很小 故很容易 冷却固化 从而有助于防止保压力不足或保压时间过短而引起的导流现象 而且浇口内冷却固化的塑料熔体 废料 强度低 非常容易断裂 故使制品 与废料分离 并便于制品脱模 浇口长度和截面尺寸一般均可在试模过程中 适当调整 特别是调整其截面尺寸时 截面高度的变化与浇口的溶积及浇口 冻结时间影响很大 另外 截面积的变化对塑料荣体内的切变速率影响很大 而且变速率又与熔体表面黏度有关 所以改变浇口截面尺寸或截面积的大小 可以控制浇口冻结时间 以及熔体有关充模时的流动性 浇口的形式很多 参考 实用模具设计与制造手册 给出的浇口形式 根 据塑料种类 塑料制品的形状及分模落料形式 应选用点浇口 5 冷料井的设计 17 冷料穴是用来收集料流前锋的冷料 常设在主流道或分流道末端 如图 4 2 所示半径取 r 5mm 主流道表面粗糙度 Ra 小于 0 32 0 63um 图4 2 冷料穴 18 五 确定侧向分型与抽芯机构五 确定侧向分型与抽芯机构 因为此塑料件有侧凹部分和小凸台 所以成型机构中必须带有侧向分型 与抽芯机构为实现分型时自动抽芯 把其设计成机动式的侧向分型与抽芯机 构 机动式侧向分型与抽芯机构利用注射机的开模运动 并对其方向进行变 化后 可将模具侧向分型或把侧向芯从制品中抽出 此次设计采用斜导柱式 抽芯机构 5 1 抽芯距的确定抽芯距的确定 抽芯距是指侧型芯从成型位置抽到不妨碍制品取出位置时 侧型芯在抽 拔方向所移动的距离 抽芯距通常比侧孔或侧凹的深度大 1 2mm 如上图 5 1 所示 采用二等分滑块合模 其抽芯距必须保证瓣合模块完 全退到骨架台肩之外才能将制品脱模 即必须抽出 S1 的距离加上 2 3mm 制品才能脱出 故抽芯距为 S S1 2 3mm R2 r2 2 1 2 3mm 式中 S 为最小抽芯距 单位为 mm R 为骨架最大半径 单位为 mm r 为骨架最小半径 单位为 mm 所以 S 302 152 2 1 2 5 27 5mm 抽芯力的确定 19 将侧型芯从制品中抽出所需的力叫抽芯力 影响抽芯力的因素很多 它 与侧型芯成型部分的表面积部分受其几何形状 壁厚塑料的收缩率 刚性对 成型零件的摩擦系数 制品同一侧面同时抽芯的数量 成型工艺主要参数 注射压力 保压时间 冷却时间 脱模斜度等因素有关 其计算公式为 F Pa fcos sin 式中 p 为塑料制品收缩率对型芯单位面积的压力 一般 取 8 12MPa A 为塑料制品包紧型芯的侧面积 单位为 mm2 f 为摩擦系数 一般取 0 1 0 2 为脱模斜度 因为制品侧凹本身是斜面 所以其脱模斜 度为侧凹夹角的一半为 35 因此 Fmax 10 x3 14x20 x29 0 15xcos35 sin35 2549 68N 取所需最大 抽芯力为 2 6KN 5 2 斜导柱的计算斜导柱的计算 斜导柱式侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等传动零件 把开模力传递 给侧向型芯 使之产生侧向运动并完成分型抽芯动作 其结构紧凑 动作安 全 加工制造比较方便 斜导柱倾角 a 不宜太大 常采用 15 20 在抽芯距一定的情况下 斜度 越大 所需斜导柱就越短 为缩短斜导柱长度取 a 为 20 斜导柱所受的弯曲 Fw 抽芯力 F 开模力 Fk 与倾角 a 的关系 如下图 5 2 20 不计斜导柱与导滑孔间的摩擦力 滑块与导滑槽间的摩擦力 其关系式 Fw F cosa 3 cos20 3 19KN 斜导柱工作部分长度 L s sina 27 5 0 342 80mm 抽芯距 s 对应的开模行 程 Hc sxcosa 27 5x2 74 75mm 主分型面整个开模行程 Hz Hc 5 10 mm 80mm 选斜导柱公称直径为 25 mm 进行强度校核 d NH1 0 1 弯 cosa 1 3 2549 68X10 97X0 94 1 3 14 08mm 选取斜导柱直径为 25 mm 强度足够 斜导柱长度是根据抽芯距 固定端模板厚度 斜导柱直径及倾角的大小有关 斜导柱的材料用碳素工具钢 T8A 热处理要求硬度为 HRC54 58 表面粗 糙度小于 Ra0 8 斜导柱与定模板采用过渡配合 H7 K6 由于斜导柱在模具 工作过程中主要用于驱动侧向滑块作往复运动 故侧型芯的压力以及滑块的 导滑等问题均与斜导柱的安装配合关系不大 所以斜导柱与滑料孔之间可以 采用较松的间隙配合 这里采用 H11 b11 斜导柱孔的位置确定在滑块正中且在其长度的 2 1 处 5 3 滑块定位装置的设计滑块定位装置的设计 为了保证斜导柱伸出端准确可靠的伸入滑块斜孔 要求滑块在完成抽芯 后停留在刚刚脱离斜导柱的位置 不可发生位移 否则合模时斜导柱不能准 确的插入滑块斜孔 所以必须保证定为装置灵活可靠 其结构如下图 5 3 利 用弹簧 钢球定位 适用于侧向抽芯 另外合模完成后 为了防止两个滑块 发生左右偏移 导致型腔结构尺寸受到破坏 必须在滑块合模滑动终了位置 处设置定位机构 如下图 5 4 21 5 3 1 锁紧楔设计锁紧楔设计 在制品注射成型过程中 侧型芯在抽芯方向受到较大的推力作用 推力 通过滑块传给斜导柱 而一般斜导柱为细长杆 受力后变形 因此必须设置 锁紧楔 使滑块不致产生位移 从而保证制品精度和斜导柱 滑块常用锁紧 形式如下图 5 5 所示 5 3 2 确定推出机构确定推出机构 通过对制品的结构形状 使用要求等的分析宜采用型芯固定板固定型芯 的顶管结构 型芯为正常的固定方式 但要求动模型腔板增厚 已达到塑料 模脱出距离的要求 由于顶出行程包含在型腔板内 而动模型腔板又不宜过 厚 但顶管较短 使用寿命长 而且此脱模机构在完成一次脱模动作 开始 下一个工作循环时必须回复到初始位置 因此必须有复位装置或复位杆 5 4 成型零件结构设计成型零件结构设计 凹模结构设计 此模具采用一模两腔机构形式 考虑到加工难易程度和材料的价值利用 因素上凹模采用镶嵌式结构 型芯结构设计 22 型芯主要是与上凹模相结合结构成模具的型腔 六 模具设计的有关计算六 模具设计的有关计算 6 1 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸的计算 查有关表可得 PA 的收缩率为 0 6 1 4 参见 塑料成型工艺及模具简 明手册 的规定 型腔的最小尺寸为基本尺寸 偏差为正值 型芯的最大尺 寸为基本尺寸 偏差为负值 根据塑料平均收缩率法计算型腔 型芯的工作 尺寸 各工作部位尺寸计算结果 一般取 S 1 4 通常制品中 尺寸为 1mm 和小于 1mm 并带有大于 0 05mm 的公差的部位 以及 2mm 和小于 2mm 并带有大于 0 1mm 公差的部位 不许进行收缩率计算 6 1 1 型腔侧壁厚度和底板厚度计算型腔侧壁厚度和底板厚度计算 下凹模镶块型腔侧壁厚度计算 下凹模镶块型腔为整体圆形型腔 根据整体式圆形型腔壁厚计算公式 S rx 1 u E rp E u 1 2 1 1 1 5x 1 0 275 21x0 03 15x30 21x0 03 15x30 0 275 1 2 1 1 3 67mm r 凹模内半径 u 泊松比 常取 0 25 0 3 允许变形量 cm 一般不超过塑料的溢流边 一般取 0 0 3 p 型腔压力 25 40MPa E 弹性模量 钢取 2 1MPa 考虑到下凹模镶块还需安放侧向抽芯机构 故取下凹模镶块的外形尺寸 为 80 x80mm 下凹模镶块底板厚度计算 23 根据整体式圆形型腔底板厚度计算 h 3pr2 4 2 1 3x30 x152 4x147 34 44mm 弯曲许用应力 取 147Mpa 6 1 2 型腔的计算结果型腔的计算结果 1 型腔 型芯工作尺寸计算 上凹模镶块型腔径向尺寸 D D1 D2S 4 3 0 式中 D 为型腔的径向基本尺寸 D1 为型腔的最大尺寸 S 为塑料的平 均收缩率 D 47 24 47x0 01 3x0 48 4 0 12 0 47 35mm 0 12 0 42 5 0 24 0 24 D 42 74 42 5x0 01 3x0 48 4 0 12 0 42 805mm 0 12 0 69 0 0 46 D 69 69x0 01 3x0 16 4 0 115 0 69 345mm 0 115 0 型腔深度尺寸 H H1 H2S 2 30 式中 H 为型腔的深度基本尺寸 H1 为型腔的最高尺寸 S 为塑料的平均 24 收缩率 10 0 0 16 H 10 10X0 01 2X0 16 3 0 04 0 9 993mm 0 04 0 8 0 10 0 10 H 8 1 0 09 2X0 2 3 0 05 0 8 06mm 0 05 0 6 0 18 0 H 6 6X0 01 2X0 18 3 0 045 0 5 94mm 0 045 0 型芯高度尺寸 h h1 h2s 2 3 0 式中 h 为型腔的径向基本尺寸 h1 为型芯的最小尺寸 S 为塑料的平均 收缩率 5 0 0 30 h 4 62 5x0 01 2x0 38 3 0 0 095 4 923mm 0 0 095 7 0 16 0 h 7 07 7x0 01 2x0 16 3 0 0 04 7 177mm 0 0 04 型芯径向尺寸 d d1 d2s 3 4 0 式中 d 为型腔的径向基本尺寸 d1 为型芯的最小尺寸 S 为塑料的平均 收缩率 30 0 36 0 d 30 30 x0 01 3x0 36 4 0 0 09 30 57mm 0 0 09 20 0 20 0 12 25 d 19 88 0 2 3x0 32 4 0 0 08 20 32mm 0 0 08 35 0 0 42 d 34 58 35x0 01 3x0 42 4 0 0 105 35 245mm 0 0 105 下凹模镶块型腔径向尺寸 D D1 D2S 4 3 0 式中 D 为型腔的径向基本尺寸 D1 为型腔的最大尺寸 S 为塑料的平 均收缩率 80 0 74 0 74 D 80 74 80 x0 01 3x1 48 4 0 37 0 80 47mm 0 37 0 68 0 64 0 64 D 68 64 68x0 01 3x1 28 4 0 32 0 68 36mm 0 32 0 型腔深度尺寸 H H1 H2S 2 30 0 式中 H 为型腔的深度基本尺寸 H1 为型腔的最高尺寸 S 为塑料的平 均收缩率 90 0 12 0 2 H 39 12 39x0 01 2x0 32 3 0 08 0 39 297mm 0 08 0 6 0 0 14 H 6 6x0 01 2x0 14 3 0 14 0 5 967mm 0 035 0 型芯高度尺寸 h h1 h2s 2 3 0 式中 h 为型腔的径向基本尺寸 h1 为型芯的最小尺寸 S 为塑料的平均 26 收缩率 29 0 10 0 18 h 28 82 29x0 01 2x0 28 3 0 0 07 29 297mm 0 0 07 10 0 0 06 h 9 84 10 x0 01 2x0 16 3 0 0 04 10 047mm 0 0 04 型芯径向尺寸 d d1 d2s 3 4 0 式中 d 为型腔的径向基本尺寸 d1 为型芯的最小尺寸 S 为塑料的平均 收缩率 30 0 14 0 14 d 29 86 300 01 30 28 4 0 0 07 30 3mm 0 0 07 42 5 0 24 0 24 d 42 26 42 5x0 01 3x0 48 4 0 0 12 43 045mm 0 0 12 47 0 0 36 d 46 64 47x0 01 3x0 36 4 0 0 09 47 38mm 0 0 09 侧型芯型腔径向尺寸 D D1 D2S 4 3 0 式中 D 为型腔的径向基本尺寸 D1 为型腔的最大尺寸 S 为塑料的平 均收缩率 85 0 0 52 D 85 85x0 01 3x0 52 4 0 13 0 85 46mm 0 13 0 64 0 0 56 27 D 64 64x0 01 3x0 56 4 0 14 0 64 12mm 0 14 0 型芯径向尺寸 d d1 d2s 3 4 0 式中 d 为型腔的径向基本尺寸 d1 为型芯的最小尺寸 S 为塑料的平均 收缩率 34 0 12 0 2 d 33 8 34x0 01 3x0 32 4 0 0 08 34 38mm 0 0 08 15 0 10 0 10 d 14 9 15x0 01 3x0 2 4 0 0 05 15 20mm 0 0 05 型腔深度尺寸 H H1 H2S 2 3 0 式中 H 为型腔的深度基本尺寸 H1 为型腔的最高尺寸 S 为塑料的平 均收缩率 10 5 0 3 0 24 H 10 8 10 5x0 01 2x0 54 3 0 135 0 10 545mm 0 135 0 8 0 10 0 10 H 8 1 8x0 01 2x0 2 3 0 05 0 8 047mm 0 05 0 型芯深度尺寸 h h1 h2s 2 3 0 式中 h 为型腔的径向基本尺寸 h1 为型芯的最小尺寸 S 为塑料的平均 收缩率 12 0 12 0 12 h 11 78 12x0 01 2x0 44 3 0 0 11 28 12 193mm 0 0 11 8 0 10 0 10 h 7 90 8x0 01 2x0 2 3 0 0 05 8 113mm 0 0 05 上凹模型腔深度尺寸 H H1 H2S 2 3 0 式中 H 为型腔的深度基本尺寸 H1 为型腔的最高尺寸 S 为塑料的平 均收缩率 24 0 0 24 H H1 H2S 2 3 0 24 0 24 0 16 0 06 0 24 08mm 0 06 0 型芯深度尺寸 h h1 h2s 2 3 0 式中 h 为型腔的径向基本尺寸 h1 为型芯的最小尺寸 S 为塑料的平均 收缩率 6 0 0 14 h 5 86 0 06 0 093 0 0 035 6 01mm 0 0 035 14 0 0 18 h 13 82 0 14 0 12 14 08mm 0 0 045 0 0 045 七 注射机与模具有关的参数及尺寸的校核七 注射机与模具有关的参数及尺寸的校核 7 1 注射机注射量的校核注射机注射量的校核 查表知 SZ 125 型注射机最大注射量 125X0 8 100g 本模每次注射所需塑料的总质量约为 66 36g 所以能满足要求 29 7 1 1 注射压力和锁模力的校核 查得 SZ 125 型注射机的最大锁模力 F 锁 900KN 而 P 模 A 30 x 3x3 14x302x2 3 14x302x2 3390120N 339 012kN P 模 塑料熔体 在型腔内的平均压力 MPa 一般取 30MPa 故能满足 F 锁 P 模 A 900KN 339 012KN 查表得 SZ 125 型注射机额定注射压力为 119MPa 而 PA 塑料成型时的 注射压力为 70 100MPa 故能满足 P 注 P 成型的要求 7 2 注射机闭合高度和开模行程的校核注射机闭合高度和开模行程的校核 查表得 SZ 125 型注射机所允许模具的最小的闭合厚度为 200mm 最大闭 合厚度为 Hmax 300mm 而模具厚度为 Hm 235mm 即模具满足 Hmin Hm Hmax 的安装要求 查表 4 1 SZ 125 型注射机的最大开模行程为 S 300mm 而型号为 A4 250X315 19 Fi GB125565 1900 模架 能满足模具推出制品所需开模距 S H1 H2 a 5 10 98 34 56 5 10 193 198mm 的要求 H1 一般 等于模具型芯高度 7 3 模具在注射机上安装尺寸的校核模具在注射机上安